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Desenvolvimentos no processo híbrido Plasma-Mig para operações de soldagem e brasagem
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.Avanços no desenvolvimento da tecnologia da soldagem têm ocorrido pela associação de dois processos, formando uma nova categoria de processos de soldagem, denominados de "Processos Híbridos de Soldagem". A associação é feita normalmente entre um processo de eletrodo consumível com um outro de eletrodo não consumível. Com isto, o novo processo híbrido resultante tem características muito mais versáteis. Além da possibilidade do aumento de produtividade, aumenta-se a flexibilidade de controle da geometria da solda. O presente trabalho atua nesta temática, enfocando a associação do processo PLASMA e do processo MIG/MAG, que formam o híbrido PLASMA-MIG - um processo relativamente novo, com pouca informação básica e tecnológica a seu respeito. O objetivo, de acordo com a filosofia de atuação do Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA), é promover, além do estudo fenomenológico do processo e das inter-relações de suas variáveis, o desenvolvimento de um equipamento e colaborar para a consolidação do processo na indústria. Os estudos foram realizados em duas etapas. A primeira etapa do trabalho foi conduzida no Instituto de Pesquisa e Ensino da Soldagem de Munique (SLV-München). A segunda etapa da pesquisa foi realizada no Brasil, por intermédio da montagem de uma bancada PLASMA-MIG totalmente automatizada no LABSOLDA/UFSC. Assim, além dos desenvolvimentos intrínsecos para o bom funcionamento do processo, como o aprimoramento da pistola e metodologias para melhorar a abertura do arco plasma, o trabalho apresenta a aplicação em diferentes situações. Os resultados confirmam a boa performance do processo no controle da geometria da solda, utilizando-se diferentes combinações entre a potência do circuito MIG e a potência do circuito PLASMA: quanto maior a corrente MIG maior é a penetração e quanto maior a corrente Plasma maior é a largura do cordão. Em relação aos modos de transferência metálica, foi observado que a corrente plasma exerce pouca influência sobre o diâmetro de gota destacada e sobre a corrente de transição entre curto-circuito e transferência por vôo livre. Não foi encontrada instabilidade da transferência na zona de transição entre os citados modos, como ocorre no processo MIG/MAG simples. Instabilidades, como a extinção do arco Plasma, foram observadas na transferência por curto-circuito, principalmente quando são utilizados gases ativos em mistura com argônio. Foi desenvolvido, também, um comando sinérgico para a soldagem PLASMA-MIG com corrente pulsada, sendo constatado que a corrente plasma não influi na corrente de destacamento de gota no processo MIG. Soldagens de juntas sobrepostas e de topo, em alumínio e aço carbono foram realizadas com sucesso. Uniões de boa qualidade e com velocidade de soldagem de até 4 m/min foram realizadas em chapas de alumínio e aço carbono com 2 mm de espessura. Excelentes níveis de velocidade de soldagem também foram atingidos na brasagem de chapas galvanizadas de 1 mm de espessura, onde se observou também que o processo quase não afetou a camada de zinco nas periferias do cordão. Do todo é concluído que o processo possui um grande potencial de aplicação na indústria e que o equipamento desenvolvido se encontra já adequado para tal. The hybrid Plasma-MIG Welding Process combines the power and stability of the Plasma arc with the good melting rate level of the MIG/MAG process within one special welding gun. The present work presents the results of experiments carried out by means of the Plasma-MIG process regarding melting rate, metal transfer modes and bead geometric characteristics in the welding of steel, aluminum and cast iron, as well as in the brazing of galvanized plates. The studies were carried through in two stages. The first stage of the work was lead at the Institute of Welding Research and Education, in Munich (SLV-München). The second stage of the research was carried out in Brazil, the activity being the assembly of a totally mechanized Plasma-MIG workbench at the LABSOLDA/UFSC. The results indicate that the process presents a considerably wide relationship between Arc Power and Wire Melting Rate, through the possibility of different energy distributions between the MIG and Plasma arcs. It was observed that, for one same melting rate, it is possible to obtain different weld bead geometric characteristics: the higher the MIG current, the higher the penetration depth, while the higher the Plasma current, the higher the width of the bead, with higher weldability. Regarding metal transfer modes, it was observed that the plasma current exerts little influence on drop diameter and on transition current. In contrast to the MIG/MAG process, the globular transfer mode in Plasma-MIG yields good stability, with relatively constant detachment frequency, good drops trajectory straightness and spatter free beads. The Spray transfer mode also yields good regularity and stability, as expected. Instabilities, as Plasma arc extinctions, were observed in short-circuiting transfer, mainly when active gases are used, as Argon / CO2 mixtures. A synergic command was also developed for the Plasma-MIG welding with pulsed current. The welding of overlap and butt joints was carried out in aluminum and carbon steel. Unions with good quality and welding speeds up to 4 m/min were performed in plates of aluminum and carbon steel with 2 mm thickness. Excellent levels of welding speed were also reached in the brazing of galvanized plates, 1 mm thickness, whereas it was also observed that the process almost did not affect the zinc layer in the weld peripheries. For all these reasons, it was concluded that Plasma-MIG presents good potentiality in high speed welding and brazing process and good mechanical properties of cast irons welded joints
Soldagem MIG/MAG em transferência metálica por curto-circuito controlado aplicada ao passe de raiz
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica.O presente trabalho consiste no estudo e desenvolvimento do Processo de Soldagem MIG/MAG em Transferência Metálica por Curto-circuito com Controle de Corrente (CCC), dedicado à execução do passe de raiz da solda de dutos, na construção offshore de linhas dutoviárias petrolíferas
Desenvolvimento tecnológico para soldagem MIG de ligas de alumínio 5083 H116
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014.As ligas de alumínio-magnésio apresentam uma posição de destaque na indústria naval por se constituírem em materiais estruturais com baixo peso específico e de excelente resistência à corrosão em ambientes marítimos. A soldagem se apresenta como principal processo de fabricação neste setor, e é por isso, que o Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA) se encarregou em desenvolver soluções tecnológicas utilizando diferentes modalidades de soldagem do processo MIG/MAG, levando em consideração o objetivo de construção de um veleiro oceanográfico utilizando a liga de alumínio naval 5083/H116. Esta dissertação de mestrado apresenta uma contribuição técnico-científico com relação aos processos variantes do MIG Convencional: (I) com transferência metálica por curto-circuito controlada designada CMT (Cold Metal Transfer) e, (II) de uma tecnologia que utiliza a pulsação da corrente com transferência metálica que evita o curto-circuito. Quanto à modalidade CMT, verificou-se a compatibilidade dos programas já existentes no equipamento de soldagem, com os metais de adição ER 5183 e ER 5087, com foco na obtenção de passe de raiz para chapas de 6 mm, a qual se mostrou com alta capacidade de obtenção de passe de raiz. Averigou-se também a incursão deste processo sobre os efeitos metalúrgicos para as duas opções de metais de adição, sendo que a liga 5087 apresentou-se como melhor alternativa. Num segundo momento, o trabalho trata do estudo da soldagem MIG Pulsada em aplicações onde a transferência por curto-circuito não era mais admissível, mais especificamente nos passes de preenchimento. Com relação ao MIG Pulsado com corrente contínua foram avaliados alguns conjuntos de parâmetros pré-definidos considerando o expoente da corrente de pulso de 1,83 na equação do coeficiente de destacamento de gota D=Ipn.tp. Como esta modalidade permite o uso de corrente alternada com introdução de período negativo, também foi desenvolvido uma metodologia para definição de parâmetros com propósito de se obter um programa sinérgico, já que esta variante trouxe benefícios em relação à soldagem pulsada com corrente constante. Ambos os processos da versão pulsada já estão sendo utilizados na soldagem do veleiro e também apresentam programas em fontes comerciais.Abstract : Aluminum-magnesium alloys have great prominence in the naval sector as they represented structural materials with low specific weight and excellent corrosion resistance in marine environments. The welding represents the major manufacturing process in this sector, and that's why the LABSOLDA undertook to develop technology solutions using different modalities of the welding process MIG/MAG, taking into account the aim of building an oceanographic sailboat in 5083 H116 naval aluminum alloy. This dissertation presents both technical and scientific contribution in relation to the conventional MIG process variants: (I) with metal transfer by short circuit designated CMT (Cold Metal Transfer) and (II) a technology that uses the pulse current with metal transfer that avoids short circuit. About the CMT, was verified the compatibility of existing programs in welding equipment, with welding wires that were investigated, the ER 5183 and ER 5087 focused on obtaining root and fill pass to 6 mm plates, which showed high capacity to obtain the root pass. It was also investigated the incursion of this process on metallurgical effects for the different kinds of welding wires, and alloy 5087 was presented as the best alternative. In a second moment, the work deals with the study of Pulsed GMAW welding in applications where the transfer by short circuit was no longer permissible, more specifically in the fill passes. With respect to Pulsed GMAW direct current, some sets of preset parameters were evaluated considering de equation D=Ip1,83.tp. This technique allows the use of alternating current, introducing negative period, also a study was developed aiming to obtain a synergistic program, since this variant provided benefits in relation to pulsed welding with direct current. Both processes of pulsed version are already being used in welding sailboat and also feature programs from commercial sources
Procedimento computadorizado de determinação, seleção e controle de variaveis na soldagem MIG/MAG
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro TecnologicoFoi desenvolvido um sistema de aquisição e análise de dados, comando e controle de variáveis de soldagem, com base nos modernos recursos da eletrônica e da informática, devido a sua flexibilidade de programação o sistema pode executar todas as funções citadas, isolada ou simultaneamente, em quatro modulações utilizadas para o controle do processo MIG-MAG. Para que isso fosse possível, uma fonte de energia transistorizada foi adaptada, recebendo alguns circuitos adicionais. Um mesmo cabeçote de soldagem pode atender à qualquer fonte de energia que vier a ser acoplada ao sistema, podendo funcionar pelo princípio do controle interno ou externo da velocidade do arame. O gerenciamento do sistema é feito através de um microcomputador PCXT ou PCAT interligado, via serial RS 232-C, com uma interface modular de aquisição e controle, que pode também se constituir no segundo microcomputador do sistema. Neste caso, faz-se uso de um microprocessador Z-80-A e memória RAM para o carregamento de programas em linguagem de máquina, através do PC. A troca de informações é feita nos dois microcomputadores através de uma tabela criada em memória RAM, onde cada um deles pode escrever e acessar dados
MIG gas shielding : Economic savings without detriment to quality
No full textOver the years a number of claims have been made related to potential savings of the shielding gas used in the MIG process. A number of work streams have been set up to consider such areas from a technical and economic standpoint. The use of small helium additions has particular benefits and despite an increase in unit cost, the overriding benefits are achieved in reduced manhour cost. A similar situation has been established when using a high frequency process to switch shielding gases during welding. The outcome from this was very similar to that already described. Overlaid on these has been the increasing use of a technique that visualises actual gas flow during welding by the use of laser backlighting. Some preliminary work in this area is described particularly related to the effect of drafts on the gas distribution. A recent development on the market place is a piece of equipment, which regulates the gas flow automatically and synchronously with the welding current. Gas savings in the region of 50-60% have been obtained. Data has been produced to illustrate these benefits. The potential benefit of developing a computational fluid dynamic model of the gas flow is also described, and early development stages of the model shown. However, there will always exist the very basic management need to minimise leaks from the gas delivery systems
Estudo da soldagem MIG/MAG pela técnica hiperbárica a seco
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Neste trabalho são apresentados os resultados de pesquisas conduzidas para a utilização do processo MIG em ambiente hiperbárico, até 6 bar, composto por argônio. Os ensaios foram direcionados para a soldagem nos modos de transferência curto-circuito e projeção axial em função destes serem aplicáveis à todas as posições de soldagem. Apesar da modulação em tensão constante ser a mais utilizada para a transferência por curto-circuito, esta não permite um controle apurado sobre corrente de soldagem durante os períodos de arco e de curto-circuito. Para contornar esta deficiência, foram desenvolvidas metodologias destinadas ao controle da forma de onda da corrente aplicadas à este modo de transferência. Além da analise do desempenho das características estáticas em imposição de corrente e tombante, neste trabalho foram desenvolvidas relações paramétricas para um controle sinérgico aplicado a transferência por curto-circuito. Os resultados permitiram identificar que na transferência por curto-circuito uma metodologia de controle baseada em três níveis de corrente permitiu produzir depósitos com geometria favorável, apesar dos efeitos adversos da pressão ambiente. Na soldagem com transferência por projeção axial, verificou-se a necessidade das variáveis de soldagem serem ajustadas para produzir uma transferência com arco curto. Apesar dos frequentes curto-circuitos, esta condição se torna necessária para a obtenção de depósitos com maior largura de cordão
Novos métodos de controle da soldagem MIG/MAG
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.Os processos de soldagem a arco elétrico, hoje conhecidos, já s
Desenvolvimento de tocha e de procedimento para a soldagem mig/mag em chanfro estreito de peças espessas em aço ao carbono
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012.Os aços doces apresentam elevada soldabilidade. Entretanto, quando se soldam de topo componentes desses materiais com grandes espessuras, ao utilizar uma junta em "V" são elevados o tempo e custo de soldagem e as tensões residuais. Além disso, pode ser necessário utilizar pré-aquecimento, a fim de evitar a falta de fusão dos bordos e reduzir os gradientes térmicos que poderiam produzir tensões e, com isso, trincas na solda. Uma alternativa nesses casos é o uso da técnica de soldagem em chanfro estreito, que produz ganho em produtividade e qualidade associado ao menor volume de material depositado. Nesse contexto, o presente trabalho visou o desenvolvimento de uma tocha adequada para a soldagem de chapas grossas (acima de 50 mm) pelo processo MIG/MAG com preparação da junta em U com pequena abertura (10 mm), assim como a especificação de um procedimento de soldagem que nessas condições dispense o pré-aquecimento. A tocha de soldagem foi reprojetada para conseguir vencer as dificuldades encontradas para obter uma proteção gasosa eficaz. Para testar a tocha e desenvolver o procedimento de soldagem foram realizados ensaios em chanfro em U com vários modos de transferência metálica, a saber: curto-circuito, spray pulsado e spray pulsado com dupla pulsação (pulsado térmico). O exame visual e a análise macrográfica de seções transversais das soldas mostraram que a tocha desenvolvida atendeu as solicitações impostas e que somente com a transferência duplamente pulsada é possível evitar a porosidade e falta de fusão dos bordos. Mediante ensaios de tração e Charpy foi verificado que ao realizar a soldagem em chanfro estreito as soldas tinham resistência mecânica e resistência ao impacto satisfatórias, mesmo quando executadas sem pré-aquecimento.Abstract : Mild steels are known to have high weldability. However, when thick components from these materials are butt welded with a V groove joint preparation the lead time, welding costs and residual stresses are increased. Furthermore, it may be necessary to use preheating in order to avoid lack of fusion of the edges and reduce thermal gradients that could produce residual stresses and, thus, cracks in the weld. An alternative for the above case can be the use of narrow gap welding, to improve the quality and productivity by depositing a lower volume of material. According to this context, the present work aimed at developing a suitable torch for welding thick plate (above 50 mm) by GMAW process using an U groove joint with a small gap (10 mm), as well as specifying a welding procedure that dispense preheating. The welding torch was redesigned in order to overcome the difficulties for an effective shielding gas protection. To test the torch and develop an welding procedure there were performed welded samples with U groove joint using various metal transfer modes like shot circuit, pulse spray, and double pulsing (thermal pulsing). Through visual examination and macrographical analysis of cross sections of welds it was possible to verify that the developed torch achieved the stringent demands imposed and that only with double pulsing, defects like porosity and lack of fusion can be prevented. Tensile and Charpy test of specimens transverse to the welds showed that mechanical strength and impact resistance obtained with narrow gap welding are satisfactory, even when performed without preheating
Informe Final
No full textEncuadernado con CTU/III; CA.VA/II; MIG/I; RAA.CyT/II; SI.MH/III; y COM.ADM.CyT/II años 1995-1996 -- Considerado en CR/Acta 581 de fecha 17 de octubre de 1995.ALADI. Secretaría General
Agenda
No full textEncuadernado con CTU/III; CA.VA/II; MIG/I; RAA.CyT/II; SI.MH/III; y COM.ADM.CyT/II años 1995-1996.ALADI. Secretaría General
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